Storingen binnen in een kooi van Faraday

Heb hier rond gezocht, hoofdzakelijk als nieuwsgierigheid, maar na wat postings gelezen te hebben geen antwoord gevonden.

De kooi van een auto is praktisch een kooi van Farrady, maar hoe zit het met de signalen die in een kooi geproduceerd worden?

Zouden deze juist elkaar in de kooi meer storen dan wanneer er geen kooi aanwezig zou zijn?

B.v een micro processor, die met andere onderdelen communiceert via I2C; wat geschakelde voedingen, vuil of clean of niet. Moet ik meer storing verwachten dan zonder kooi?

blackdog

Golden Member

Hi Lord Anubis,

Dat is niet simpel te beantwoorden...

De auto is niet echt een kooi van Farraday, wat dat betreft rammelt het aan alle kanten.
Jij kan heel goed met je mobiele telefoon een gesprek voeren d.m.v. de GSM banden waarop deze werken.
Zeg grofweg tussen 600MHZ en een aantal GHz werken deze telefoons.

Neem je een oude midengolfradio en je zit in de auto niet vlak bij een raam dan ga je wel al merken dat de auto demping veroorzaakt.

Neem een autoradio, die heeft vaak zelf al twee kooien van Farraday! de behuizing zelf van die radio en dan ook nog verschillende blikjes die onderdelen afschermen in de radio.

Storing in de auto, zeg de passagiers ruimte door een geschakelde voeding, zeg een open China printje, kan in de auto door reflektie en bundeling
meer storing op andere apparatuur geven.

Dit zijn allemaal algemeenheden die ik hier aantip.
Het beste is te doen wat alle goede fabrikanten ook doen, zou goed mogelijk de storing bij het object die het opwekt te beheersen.
En dat is natuurlijk geen open China geschakelde voeding! :+

Veel is ook afhankelijk van de enegie van de bron, i2c is laag aan energie en zal denk ik weinig storen op ander spullen in de auto,
of je moet natuurlijk naar middengolf stations luisteren, dan kan het weer wel een probleem zijn.

Groet,
Bram

[Bericht gewijzigd door blackdog op 9 september 2020 13:25:30 (11%)]

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Dat is idd een zeer complex vraagstuk.
Een auto heeft enige afschermende werking, maar niet absoluut.
Dat betekent dat binnenkomende signalen verzwakt worden evenals de signalen die binnen geproduceerd worden naar buien toe.
Dit is sterk frequentieafhankelijk en er is natuurlijk vanwege de constructie van de auto een sterke assymetrie.

Als je een echte faradaykooi bekijkt, die compleet dicht is, dan zal een signaal binnenin opgewekt reflecteren tegen de metalen wanden.
Dit gereflecteerde signaal zal afhankelijk van de plaats van de bron , de grootte en vorm van de kooi en de golflengte interfereren met het geproduceerd signaal.
Het resultaat zijn zgn staande golven.
Er zullen dus in principe plekken ontstaan waar een dubbele veldsterkte
is en plekken waar die nagenoeg nul is.De afstand tussen die opeenvolgende maxima of minima is precies een halve golflengte van het signaal.
Tussen een piek en een dal is de afstand dan logischerwijs 1/4 golflengte. De gebruikelijke term is hier buik en knoop.

Dat effect zul je dus in de auto in beperkte mate ook hebben.

Bij een bluetooth radio bijvoorbeeld.

De frequentie van BT bedraagt 2.45GHz dus een golflengte van 12.2 cm.
In principe zul je dus elke 6cm een sterker signaal hebben dan 3 cm verderop.

Maar bluetooth is een breedbandtechnologie.
er worden in een band van 60 MHz 79 kanalen gebruikt waarbij de data telkens verspreid wordt over die ganse band door zgn frequentiehopping.

Doordat de uiterste frequenties 60 MHz uiteen liggen zal de fysieke plaats van de reflecties ook niet geheel gelijk zijn voor elk kanaal en zullen de maxima zowel in plaats als in frequentie gespreid zijn.

In de praktijk zul je daar weinig van merken omdat het gereproduceerde geluid in de oortelefoontjes geen functie is van de rf signaalsterkte

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.
joopv

Golden Member

Op 9 september 2020 13:52:38 schreef grotedikken:
Een auto heeft enige afschermende werking, maar niet absoluut.

..... Bij een bluetooth radio bijvoorbeeld.
De frequentie van BT bedraagt 2.45GHz dus een golflengte van 12.2 cm.

... en een spleetje in de carrosserie van 3 cm werkt al als een antenne die alles op 2,45 GHz van binnen naar buiten laat waaien.

Alles is wel erg veel, niet?
Er zal een beetje ontsnappen en dt is met een ontvanger dichtbij te capteren. Zo een "spleetangenne" zal tevens een sterke directiviteit vertonen.
En dat spleetje valt in het niet bij de raamopeningen toch, tenzij je in een tank rondrijdt. :-)

Precies omdat een deel van het sigaal langs de ramen ontsnapt is die bluetooth zo laag in vermogen dat ie niet ver reikt. En het frequentiehopping principe vermijdt dat zendertjess dichtbij in elkaars buurt elkaar verstoren.

En so what? iedereen mag weten naar welke muziek ik luister in de auto. Het is tegenwoordig geen schande meer om te luisteren naar Eddy Wally of Dreetje H.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.

Het kooi van faraday-idee zal meer slaan op de veiligheid in geval van blikseminslag.

Maar als je bovendien zonnewerend glas hebt in je auto, dan merk je wel degelijk aan je GSM of GPS verminderde ontvangst.

[Bericht gewijzigd door grotedikken op 9 september 2020 14:20:31 (11%)]

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.

Even terzijde, De auto was slechts een voorbeeld omdat deze heel vaak gebruikt word als kooi. Denk dat 20-30% uit glas bestaat.

Bedankt voor jullie reacties.

Ik was ook aan je woorden ...

Op 9 september 2020 13:52:38 schreef grotedikken:
Het resultaat zijn zgn staande golven.
Er zullen dus in principe plekken ontstaan waar een dubbele veldsterkte
is en plekken waar die nagenoeg nul is.De afstand tussen die opeenvolgende maxima of minima is precies een halve golflengte van het signaal.

... aan het denken, vanwege de, naar mijn idee, overeenkomsten met geluidsgolven. Zou schuin op elkaar staande wanden helpen? Wat is er als absorptie materiaal te vinden? Metalen schuursponsjes?

Misschien de auto was dan een verkeerd been en een beter en meer praktisch voorbeeld is bv een volgend toekomstig 4x 48V BMS 13s12p systeem 1 BMS met I2C per 12p groep, welke communiceert met schakelende onderdelen in 1 metalen kast.

... aan het denken, vanwege de, naar mijn idee, overeenkomsten met geluidsgolven. Zou schuin op elkaar staande wanden helpen? Wat is er als absorptie materiaal te vinden? Metalen schuursponsjes?/quote]

Je zou hier eens kunnen informeren:

https://www.theemcshop.com/561-foam-rf-absorber-anechoic-chamber

Laatst een testje gedaan. Een telefoon in een metalen peperkoek doos. Ik kon de telefoon nog steeds bereiken. Pas toen we de telefoon in aluminium folie wikkelde kon ik geen verbinding meer krijgen.

Niet te veel mee gespeeld want die ingepakte telefoon gaat waarschijnlijk over op vol vermogen met een gigantische mis-aanpassing. Ze zullen daar vast goed tegen beschermd zijn maar dat risico liep ik liever niet.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Op 9 september 2020 14:43:33 schreef Lord Anubis:
Even terzijde, De auto was slechts een voorbeeld omdat deze heel vaak gebruikt word als kooi. Denk dat 20-30% uit glas bestaat.

Bedankt voor jullie reacties.

Ik was ook aan je woorden ...
[...]

... aan het denken, vanwege de, naar mijn idee, overeenkomsten met geluidsgolven. Zou schuin op elkaar staande wanden helpen? Wat is er als absorptie materiaal te vinden? Metalen schuursponsjes?

Misschien de auto was dan een verkeerd been en een beter en meer praktisch voorbeeld is bv een volgend toekomstig 4x 48V BMS 13s12p systeem 1 BMS met I2C per 12p groep, welke communiceert met schakelende onderdelen in 1 metalen kast.

Misschien kun je beter eens uitleggen wat je specifiek probleem precies is. Om een algemeen inzicht in die materie te krijgen zou dit veel te ver leiden.

EMC tussen verschillende apparaten is een moeilijke materie, maar ook binnen één toestel kunnen de verschillende onderdelen elkaar beïnvloeden. langs meerdere wegen. geleiding, straling...,
Reflectie is maar één van de mogelijkheden...
Doordat de bron veel dichter zit bij de gestoorde onderdelen is dit vaak nog veel moeilijker.
Daarom word daarmee bij een degelijk ontwerp reeds vanop de ontwerptafel rekening mee gehouden. Plaatsing van de componenten, afscherming, filtering...

Schuine metalen wanden ipv haakse zullen idd het staandegolfpatroon beinvloeden maar of dat een oplossing is? Er zijn zoveel factoren die een rol spelen dat het resultaat niet te voorspellen valt.

Schuursponsjes zijn natuurlijk onzin. Je moet een degelijk ontwerp niet ontsieren met dubieuze knutsels.

Er bestaan zelfklevende matjes met een absorberende koolstofhoudende schuimrubberlaag die op maat kan gesneden worden.

Maar dat is natuurlijk wel niet spotgoedkoop.

Bovendien is het geen goed idee om maatregelen te nemen in het wilde weg. Je moet de stoorbron lokaliseren en isoleren evenals de plaats waar het signaal opgepikt wordt. Daar zijn afhankelijk van de situatie meerdere remedies mogelijk.
Reflectie tegen de metalen afscherming is maar één van de mogelijke wegen die het storende signaal kan volgen.

Als je er een matje wil aan opofferen, misschien helpt het wel voldoende, maar blind om je heen slaan is meestal niet de beste en snelste weg naar een oplossing.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.

Zink coating (spuitbus) werkt ook redelijk goed...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 9 september 2020 14:14:11 schreef grotedikken:
Maar als je bovendien zonnewerend glas hebt in je auto, dan merk je wel degelijk aan je GSM of GPS verminderde ontvangst.

de vooruit met verwarming ingewerkt (allemaal hele kleine draadjes naast elkaar), blokkeren wel serieus het GPS en telefoon signaal. van het zonnewerend heb ik nog niet zo last gehad

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Op 10 september 2020 11:58:23 schreef Arco:
Zink coating (spuitbus) werkt ook redelijk goed...

[bijlage]

Ja, uiteraard. maar dat is de attenuatie als afscherming.
Dat helpt niet om de straling binnen een gesloten metalen doos te verminderen. daarvoor moet je een absorberend medium hebben.
Andersom, Afscherming met een absorber daartentegen helpt ook om de golf naar buiten toe te verzwakken.
Als je slechts een heel klein volume wil beschermen, zouden die antistatische matjes die gebruikt worden om gevoeligecomponenten op te prikken ook wel helpen als alternatief.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.

Op 9 september 2020 14:43:33 schreef Lord Anubis:
bv een volgend toekomstig 4x 48V BMS 13s12p systeem 1 BMS met I2C per 12p groep, welke communiceert met schakelende onderdelen in 1 metalen kast.

Als je metalen kast "dicht" is (dus geen auto met raampjes, en alle kieren ook geleidend gesloten, dan zal er niet veel uit die kast komen.

Probleem is natuurlijk dingen als deksel/deur: die moet langs de rand verbonden worden anders heb je een spleet.

En als je 13s12p cellen in die kast heb wil je vast draadjes naar buiten. Dat kan een probleem zijn voor conducted emissie...
Bedenk ook dat een draad die functioneel puur gelijkstroom voert (en dus geen probleem is) nog steeds een antenne kan zijn aan beide kanten van de kastwand, en zo troep naar buiten kan lekken

Lambiek

Special Member

Op 10 september 2020 13:13:30 schreef blurp:
Als je metalen kast "dicht" is (dus geen auto met raampjes, en alle kieren ook geleidend gesloten, dan zal er niet veel uit die kast komen.

Moet je wel een EMC kast hebben.

Probleem is natuurlijk dingen als deksel/deur: die moet langs de rand verbonden worden anders heb je een spleet.

Daar zijn weer speciale rubber afdichtingen voor, maar dat zit standaard in een goede EMC kast.

https://hollandshielding.nl/Afgeschermde-pakking-materiaal-oplossingen

Op 9 september 2020 14:43:33 schreef Lord Anubis:
... aan het denken, vanwege de, naar mijn idee, overeenkomsten met geluidsgolven. Zou schuin op elkaar staande wanden helpen? Wat is er als absorptie materiaal te vinden? Metalen schuursponsjes?

Wat wil je gaan doen dan?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 10 september 2020 13:13:30 schreef blurp:
[...]

Als je metalen kast "dicht" is (dus geen auto met raampjes, en alle kieren ook geleidend gesloten, dan zal er niet veel uit die kast komen.

Dat is wat kort door de bocht, dat hangt af van de frequentie. EM golven hebben ook een bepaalde indringdiepte.

De zinkcoating door arco als voorbeeld gegeven geeft de attenuatie
correct weer door er de meetfrequentie bij te vermelden: 300 MHz.
Bij lagere frequenties zal dat een pak minder zijn.
Een en ander hangt zo dicht bij de storingsbron ook af van de impedantie ervan. De verhouding magnetisch/elektrisch veld is zo dichtbij een stralingbron helemaal anders dan op redelijke afstand.

We weten dat een niet-ferromagnetisch scherm zoals een gesloten alu behuizing, niet enkel een elektrisch veld, of zelfs een EM veld, maar ook een zuiver magnetisch veld afschermt,
Maar of een laagje zinkverf het strooiveld van een nettransformator effectief tegenhoudt heb ik grote twijfels over.

Maar ik dacht dat de interesse van Lord anubis niet zozeer uitgaat naar afscherming, maar naar het absorberen van reflecties binnen een afgeschermde behuizing.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.
Lambiek

Special Member

Op 10 september 2020 13:41:18 schreef grotedikken:
Maar of een laagje zinkverf het strooiveld van een nettransformator effectief tegenhoudt heb ik grote twijfels over.

Dat betwijfel ik ook.

Wij hebben een keer een trafo "die problemen gaf" in een EMC kast in een alu kastje gezet en het probleem was over.

Ook bedrading twisten en afgeschermde kabel gebruiken kan een mogelijke oplossing zijn, maar het blijft een moeilijke materie. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Om een magnetisch strooiveld af te schermen moet de afscherming wel een kortgesloten winding vormen.
Het strooiveld induceert dan een stroom in het scherm die het oorpronkelijke veld tegenwerkt en de energie wordt onder vorm van warmte gedissipeerd in de winding . Daarom zal een coating weinig effect hebben. De soortelijke weerstand van die coating is nogal hoog en de geinduceerde spanning in die ene winding laag. Er zal dus onvoldoende stroom vloeien in het scherm om het magnetisch veld af te schermen.
Je ziet soms bij transfos dat buiten rond de transfo een koperen band zit. Dat is om het strooiveld te reduceren. Merk op dat een smalle band of dikke koperdraad volstaat. Niet de ganse transfo moet daarvoor ingekapseld zitten.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.

Op 10 september 2020 13:41:18 schreef grotedikken:
Dat is wat kort door de bocht, dat hangt af van de frequentie. EM golven hebben ook een bepaalde indringdiepte.

In principe ja, maar we hadden het over een metalen kast. Een kast dus, waarbij het metaal het structurele element is. Geen plastic doosje met een coating, maar een een metalen kast.
En ik vind dat ik er ook wel vanuit mag gaan dat die kast van staal of aluminium is, en niet van een ander exotisch metaal (plutonium is ook een metaal, dan is het gelekte EM veld zeker niet je grootste probleem ;-))

Dus hoe laag moet je frequentie zijn voordat hij soepel door 2mm staal heenfietst? En hoe zie je voor je dat conducted emissie dan niet je grootste probleem is?

Lambiek

Special Member

Op 10 september 2020 14:09:08 schreef grotedikken:
Niet de ganse transfo moet daarvoor ingekapseld zitten.

Zou niet weten waarom niet.

Er worden hele ruimtes bekleed met plaat voor afscherming. Zowel de muren, plafon en vloeren.

https://hollandshielding.nl/Magnetische-afscherming-laagfrequent

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 10 september 2020 14:21:42 schreef blurp:
[...]

In principe ja, maar we hadden het over een metalen kast. Een kast dus, waarbij het metaal het structurele element is. Geen plastic doosje met een coating, maar een een metalen kast.

Nee, Lord Anubis had het specifiek over hoe gedragen velden zich binnen in een afgeschermde ruimte.

Dus hoe laag moet je frequentie zijn voordat hij soepel door 2mm staal heenfietst? En hoe zie je voor je dat conducted emissie dan niet je grootste probleem is?

Het gaat dus niet over hoe je de emissie naar buiten toe beperkt maar wat er binnen die afscherming gebeurt. En ik denk dat een metalen sponsje niet de gepaste oplossing is.

Als je begint te generaliseren raak je zeker in deze complexe materie van de regen in de drop. Het zou dus best zijn dat de TS zich duidelijk uitdrukt over wat hij wil bereiken.

Het is weinig intuitief, maar ik heb ooit ondervonden dat in een faradaykooi waarvan de deur tegen aanstaat en die dus 99.99% dicht lijkt toch nog GSM ontvangst mogelijk is. De deurmoet echt in het slot getrokken worden waarbij de mescontacten in de deur rondom contact maken.
En dat was geen veredeld kippenhok van hollekensdraad maar een echte meetkooi met dubbele stalen wanden en een deur van een halve ton.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.
Lambiek

Special Member

Op 10 september 2020 15:45:13 schreef grotedikken:
Het is weinig intuitief, maar ik heb ooit ondervonden dat in een faradaykooi waarvan de deur tegen aanstaat en die dus 99.99% dicht lijkt toch nog GSM ontvangst mogelijk is.

Ik kan het me haast niet voorstellen. Als ik in een machine kamer van een schip bezig ben, heb ik 0,0 ontvangst.

Je zit rondom in het staal.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Toch is het zo. Je denkt gemakkelijk , die kooi is rondom perfect afgeschermd, wat doet dat ene spleetje ertoe, maar het klopt niet.Sommige gevoelige metingen moesten soms herstart worden omdat de deur tegenaan stond of omdat iemand onverwacht naar binnen stapte..

Een stalen schip? Dat is natuurlijk een zeer goeie kooi . Dikke platen staal goed aaneengeklonken zonder spleten...
En als de deur van de machinekamer op een kiertje staat dan komt leidt het signaalpad niet direct naar de buitenlucht maar door een stalen labyrint van gangen en verdiepingen en meestal staan niet alle deuren op het schip tegelijk open. Het zal dus wel kloppen dat je geen ontvangst hebt.
De machinekamer ligt bovendien laag tegen het water, en vaak onder de waterlijn.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.
Lambiek

Special Member

Op 10 september 2020 16:54:04 schreef grotedikken:
Toch is het zo. Je denkt gemakkelijk , die kooi is rondom perfect afgeschermd, wat doet dat ene spleetje ertoe, maar het klopt niet.

Een goede test ruimte hoort helemaal dicht te zijn.

Sommige gevoelige metingen moesten soms herstart worden omdat de deur tegenaan stond of omdat iemand onverwacht naar binnen stapte..

Wat een prutsers, er hoort een signaallamp te branden tijdens de test. Er mag dan niemand in of uit.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.